毛尔盖水电站防渗墙结构设计

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—9 2 2 7 .9 4. 9 3 .9 19 —0. 3 2 1 7 8. 5 —1 8 .9
方案
M1
M2
M3
—8 8 2 2 .7 5. 9
—9 2 2 O .9 5. 3
3 8 0. 8
3 .2 16
—0. 9 2 3 7 7. 7
4 0MW , 2 年发 电量 1 . 7×1 k ・ 。大 坝 正 71 0 W h
坝基河床覆盖层 以粗粒土为主, 总体属中等 至强透水层, 中② 、 其 ④层含漂沙卵砾石层渗透系 数大值平均值为 18 一 c / , .3x1 0 m s属强透水层 , 渗透破坏型式为管涌, 第①、 ③层为含漂含土沙卵 砾 石层 , 透水 性 相对较 弱 , 渗透 系数 大值 平均 值为
从 计 算成 果 看 , 2方 案 中 的 值 较 小 , 渗 M 防 墙 沉 降 比其 它两 种 方 案 有 一 定 的 减小 , 河 向水 顺 平 位移 有所 增加 , 渗墙 上 下 游 面 的最 大 竖 向应 防
表 2 不 同 防 渗 墙 数 和 不 同墙 厚计 算成 果表
上游防渗墙
下游 防渗墙

0. 4
12 . 0. 8 18 . O 6 .
1 2 .
- — _ —-
_


1 1 7. 5 9 5.
— 1 4 —1 3 4.
2 6 5. 2 1 7.


方 案 最小 , 2 . a 两 者 相差 近 1 P 。在 为 7 1MP , 0M a 条 件 许可 的前 提下 , 墙体 越厚 , 改善 混凝 土结 构 对
的应力 变形 越 有利 。
密度
^ ,


, l



至 :竺 : !
M1

16 1 2 4 .2 5 9. 50. 8 0 . 7 81 2 60. 38 3 90. 8 2 1 5 O. 0 0 8 .
透 水性 强 , 均 一 , 作 防渗处 理 。 不 需
土石坝 常建 在 深 厚覆 盖 层地 基 上 , 覆 盖 层 对 的防渗 采用混 凝 土 防渗墙技 术在 国内外 已运用 多 年 , 许 多成 功 经 验 , 瀑 布沟 、 河 坝 、 子 坪 、 有 如 长 狮
第 ③层 : 、 积堆 积 ( 一ຫໍສະໝຸດ Baidu含 漂沙 卵砾 石 冲 洪 Q )
M2
M3
1 68 4 2 . 20. 5 4. 6 7O 3 4O. 3 2. . 9 82 7 9 9 9 0.2 . 3 12 8
1 71 . 3 2 9 2 9. 60. 7 5 . 6 91 1 6O. 3 2 5O. 8 3 90. 2 . 1 7 2 03


8. 8
一 一


1 7 .
圈 ‘ iu aroe Sh n t wr c a W eP
第 3 总第 19期 0卷 4
四川水力发 电
21 0 1年 1 2月
从表 2成 果 可 见 , 同防 渗 墙道 数 和 防渗 墙 不
顶部 填筑 接触 粘土 。
厚度对坝体的变形应力影响很小 , 其主要对混凝 土结 构本 身有 较 大影 响 。两道墙 和 一道墙 以及 墙 体厚度不同的方案中的坝体的应力和变形规律几 乎一致0采用一道墙方案 , 坝体变形 比两道墙方 案 略有增 加 , 以河谷 段心 墙大 主应 力有 所减 少 , 所 但 幅度不大。可以认为墙体 的变化对坝体的应力 变形 影 响不 大 。 比较相 同一 道墙 方 案和相 同两道
谢 红 英 王 达 会 张 连 明 , ,
( .四川准达岩土工程有 限责任公司 。 1 四川 成都 摘 60 7 ;. 10 2 2 中国水 电顾 问集 团成都勘测设计研究院 , 四川 成都 60 7 ) 10 2 要: 采用非线性有限元方法 , 分析了毛尔盖水 电站大坝混凝 土防渗墙厚 度、 廊道结构 型式 、 顶部 回填 接触性粘 土及通过
为了分析接触粘土参数对防渗墙应力影响的 敏感性 , 以表 3中 M1 方案为基础 , 将该方案 中的 接触粘土料参数用表 4中不 同密度 的参数代 替 , 定为 方案 M1 M2 M3 、 、 。
表 3 接触粘土对 防渗墙 主要应力变形的影响表
防渗墙 防渗墙 防渗墙 防渗墙 防渗墙 防渗墙 上游面 上游面 下游面 下游面 最大沉 最大水平 最大竖 最小沿 最大竖 最小沿 [/ m 位移/ m 向应力 坝轴向应 向应力 坝轴 向应  ̄c c / a 力/ a / a 力/ a MP MP MP NP
一O. 3 7 2 4 8. 6
—2. 6 1
—2. 6 0
表 4 接触粘 土料 不同密度的邓肯模型参数表 .

体最大压应力近 3 P , 3 a拉应力变化不大 , M 均在 2 Ma P 以内。单墙方案墙厚 自 1 15m变化 , r ~ . 1n 墙 厚 方案 的压 应力 最大 , 3 . P ;. 达 6 5M a 15m墙 厚
廊道与心墙连接的不同接 头型式 等各种状况下坝体和 防渗墙 的应力 以及 心墙 、 廊道位 移情 况。推
与基 础廊道 刚性倒梯形接头 , 回填接触性粘土厚 5m 顶部 。 关键 词 : 毛尔盖水 电站 ; 防渗墙 ; 基础廊道 ; 接头型式
中图分类号 :v ; V 4 T 2 T 7 T 5 3;V 2 文献标识码 : B
第3 O卷增 刊( ) 2
2011年 1 2月






V 13 , upe e t2 o.0 S p l n( ) m
Dc , e . 20 1 1
Sc u n ih a
W ae P w r tr o e
毛 尔 盖 水 电站 防渗 墙 结构 设 计
收 稿 日期 :0 1 61 2 1 - —8 0
跷碛等堆石坝工程 , 覆盖层均深达 6 7 如 0~ 0m, 表 1 示。 所
凇l aroe , t wr皿 eP W
谢红英等 : 毛尔盖水电站防渗墙 结构设计
2 1 年增刊( ) 01 2
坝基混凝土 防渗墙结 构设 计包括 防渗墙道 数、 墙体厚 度 、 与心墙 的连 接型 式 以及 墙底 插入基 岩深 度等 。 3 1 防渗 墙厚 度 . 防渗 墙厚 度 的确 定 主 要考 虑 墙 体 的 应 力 、 混 凝 土 的耐久性 、 渗透 坡 降 、 现有 造孔 机械设 备 能力 和施工 技术水 平 等 因素 。 考 虑到不 同防渗墙 道数 和 防渗墙厚 度对 墙体 应 力变 形规 律 的影 响 , 采用 邓肯 一 线性 弹性 E 张非 — v模 型和 椭 圆一 物双 屈 服 面弹 塑性 模 型 , 定 了 抛 拟 以下 5个方案 , 毛尔 盖 水 电站心 墙 堆 石 坝进 行 对 了三 维有 限元应 力变形 计算 分析 。在 力学性 质相
局部 架空 , 工程 特性 极差 , 以全 部挖 除 。 予
毛 尔盖 水 电站位 于 四川省 阿坝 藏族 羌族 自治 州黑 水县 境 内 , 黑 水 河 干 流 水 电 规 划 “ 库 五 是 二 级 ” 发方 案 的第 三 个梯 级 电站 , 以发 电为 开 为 主 、 顾 与 紫坪 铺 水 利 枢 纽 一 道 向成 都 、 江 堰 兼 都 灌 区供 水 的综 合 性 工 程 。 电站 设 计 装 机 容 量 为
率大值平均值 为 1. u 属 中等透水 ; 9 8L , 弱风化下 段岩体透水率大值平均为 1 . L , 4 6 u 总体可视为弱 透水 。因工 程地 质条 件复 杂 , 床覆 盖层 深厚 , 河 渗
透性 强 , 因此 , 防渗成 为该 工程关 键 问题之 一 。
3 防渗 墙 结构型 式研 究
河床覆盖层下伏基岩的强风化 、 强卸荷岩体
属 强透 水 ; 弱卸 荷 、 风化 上段 岩体 压水试 验 透水 弱
最 大 坝 高 17m, 顶 宽 1 坝 顶 长 约 40m。 4 坝 2m, 7 坝 址 区河床 覆 盖层 厚 3 5 0~ 0 m。根 据 其 物 质 组 成 , 下至 上 、 从 由老 至新 总体可 分 为 6层 :
墙 方 案 中相 同墙 道 数 , 厚 对 坝体 的影 响可 以忽 墙 略不 计 。一道 墙方 案计 算得 出的坝体 变形 比两道 墙略大。 无论 是一 道墙 还 是 两 道 墙 方 案 , 体 厚 度 都 墙 不 宜 太薄 , 双墙 方案 在墙 厚 1~12m 变 化 , 墙 . 其
自防渗墙问世 以来 , 由于混凝土防渗墙 的建 设 速度 快 、 防渗 可靠及 较 经济 等 因素 , 已逐渐 成为
深 厚覆 盖层 防 渗处 理 的重 要 手 段 , 水 利 水 电工 在
程建设 中被广泛采用。
笔 者 以毛尔 盖 水 电 站 为工 程 背 景 , 讨 了深 探
厚覆 盖层 中混凝 土 防渗墙 的结 构型 式 。
差较大的材料之间 , 如混凝土防渗墙和覆盖层 , 防 渗墙和接触粘土, 混凝土廊道和接触粘土等位置 均设置了接触面单元。在心墙下部的混凝土盖板 和接 触粘 土之 间 可能 有 不 协 调 的错 动 位 移发 生 , 故也设 置 了接 触 面 单 元。接 触 面 单 元 采 用 了 G om n od a 单元 。计算采用分级加荷对大坝施工逐 级 加荷 及蓄水 过程 进行 了模拟 。 不同防渗墙数 和不 同墙厚 计算成果 列于表 2 。方案 2:. 1 5m墙厚 , 墙 ; 案 3 12 m墙 一道 方 :. 厚, 两道 墙 ; 案 4 lm墙 厚 , 道墙 ; 案 5 14 方 : 一 方 :. m 墙厚 , 一道 墙 。
2. 6 × 1 2 c 2 0- m/s

常蓄水位高程 213m, 3 正常蓄水位 以下相应库 容为 53 . 5亿 m 调 节 库 容 4 4 , .4亿 m , 有 年 具
调节能力 。
属 中 等 透水 层 , 透 破 坏 型 式 渗
为管 涌 。
毛尔 盖水 电站 大 坝 为 砾 石 土 直 墙 堆 石 坝 ,
用 14m厚 防渗墙 , .
文章编号 :0 128 2 1 ) 20 4 - 10 -14(0 1 增 -2 90 4
1 概

夹 土层 。结 构较 密 实 , 作为基 础 持力层 , 透水 可 但 性 强 , 均一 , 作 防渗处 理 。 不 需 第④ 层 : 漂 沙 卵 砾 石 ( ) 含 Q 和第 ⑤ 层 沙 卵
l l _
1 1 O. 1 1 0.
— - — -

1 8 .
— ● — -





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0 7 . 1 3 .
1 1 .
1. 92 5 . 9 8
—1 2 一l 4 2.
2 . O 1 2 . 3 2

O. 7
16 .
一 一
8. 9
第①层 : 洪积堆积( 。 一 灰 色含漂沙卵 冲、 Q ) 砾石夹土层 。分布于河床谷底 , 结构较密实 , 具有 较高承载力 , 但透水性强 , 不均一 , 需作防渗处理。 第②层 : 冲积堆积 ( ) Q 灰黄色含漂 卵砾石
层 。该 层结 构相 对较 松散 , 可作 为基 础持 力 层 , 但
2 工 程概况
砾石夹粉土( ) 。结构松散 , Q 层 透水性强 , 局 部架 空 , 承载 力较 低 , 程 特性较 差且 分 布于表 浅 工
层 , 度 变化 也较 大 , 分予 以挖 除 。 厚 部 第⑥ 层 : 坡 积块 碎 石 土 ( Ⅷ ) 。主 要 崩 Q 层 分 布于左 岸坡 角 , 该层 以块 碎石 为 主 , 块径 大小 悬 殊, 多呈棱 角状 , 土为灰 一黄灰色 粉 土 , 结构 松散
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